
- •Глобальная экология
- •Курс лекций
- •Для студентов биологического факультета
- •Специальности н.06.01.00 «Экология»
- •Биосфера - глобальная экосистема планеты
- •1. 1. Предмет, задачи и методы глобальной экологии.
- •1. 2. История возникновения учения о биосфере
- •1. 3. Границы биосферы
- •1. 4. Энергетика биосферы
- •1. 5. Возникновение биосферы
- •1. 6. Типы веществ в биосфере
- •1. 7. Химический состав живого вещества
- •1. 8 . Биогеохимические функции живого вещества
- •1. 9. Свойства живого вещества
- •1. 10. Биогеохимические принципы в.И.Вернадского
- •1. 11. Основные свойства биосферы
- •1. 12. Биомасса и продуктивность живого вещества
- •1. 13. Биогеохимические циклы (круговороты) химических веществ
- •1. 14. Характеристика наземных биомов
- •1. Появление человека - новый фактор эволюции биосферы.
- •2. 2. Появление сельского хозяйства
- •2. 3. Промышленноразвитое общество
- •2. 4. Демографическая история человечества ( по : Рамад, 1981).
- •2. 5. Рост населения в развитых и развивающихся странах
- •2. 6. Пирамиды поло-возрастного состава популяций человека
- •2. 7. Общий коэффициент фертильности.
- •2. 8. Темпы прироста населения
- •2. 9. Связь роста населения с экономическим ростом страны
- •2. 10. Демографический переход
- •2. 11. Прогнозы роста численности населения в будущем
- •2. 12. Экологическая ниша человека
- •2. 13. Среды жизни современного человека
- •2. 14. Классификация потребностей человека
- •3. 1. История антропогенных экологических кризисов
- •3. 2. Масштабы техносферы
- •3. 3. Классификация природных ресурсов
- •3. 4. Экологические проблемы атмосферы
- •3. 4. 1. Проблема «парникового», или «тепличного» эффекта
- •3. 4. 2. Проблема озонового экрана
- •3. 4. 3. Кислотные осадки
- •3. 5. Проблемы водных ресурсов.
- •3. 5. 3. Эвтрофирование водоемов.
- •3. 6. Проблемы земельных ресурсов
- •3. 7. Проблемы производства пищи
3. 4. 2. Проблема озонового экрана
Озоновый экран располагается в слое стратосферы примерно на высотах 10-25 км. Концентрация озона в нем равна 0,01-0,06 мг/м3. Если содержащийся в границах экрана озон выделить в чистом виде, то при давлении 760 мм рт. ст. его слой составит всего 3-5 мм.
Озон образуется в результате распада молекулы кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей на два атома кислорода с последующим присоединением атомарного кислорода к молекулярному: О2 + О = О3. Однако весь кислород не превращается в озон, так как свободные атомы кислорода, реагируя с молекулами озона, образуют две молекулы О2. Таким образом, количество озона постоянно и представляет собой результат динамического равновесия этих двух реакций.
Ультрафиолетовые лучи обладают большой энергией. Поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК, вызывают рак кожи. Есть данные свидетельствующие, что уменьшение содержания озона на 1% ведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5-7%.
Озон поглощает лучи ультрафиолетовой части спектра с длиной волны 200-320 нм, пропуская к поверхности Земли только 1%. Таким образом, без озонового экрана жизнь в наземно-воздушной среде планеты была бы невозможной.
В начале 70-х годов прошлого столетия была замечена тенденция уменьшения содержания озона в стратосфере. Наиболее значительная потеря озона сначала была зарегистрирована над Антарктидой. Здесь содержание его в озоновом слое за последние 30 лет сократилось на 40-50%. Пространство, в пределах которого регистрируется уменьшение концентрации озона, получило название «озоновой дыры». Размер дыры возрастает примерно на 4% в год и в настоящее время она по размерам превышает площадь США. Дыру несколько меньших размеров позже обнаружили и над Арктикой. Учащается также появление «блуждающих дыр» площадью 10-100 тыс. км2 в других регионах, где потери озона достигают 20-40% от нормального уровня.
Причины возникновения «озоновых дыр» до конца не ясны, так как еще недостаточно длителен период наблюдений за этим явлением. Тем не менее, в настоящее время многие специалисты склонны считать, что основным антропогенным фактором, разрушающим озон, являются фреоны (хладоны). Эти хлорфторуглероды (ХФУ), кипящие при комнатной температуре, широко используются как газы-носители (пропилленты) в различного рода баллончиках, холодильных установках и т. п. (табл. 16).
Таблица 16
Основные источники хлорфторуглеродов (ХФУ)
(Антология, 1992)
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Источники ХФУ США Другие страны
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Газы из охладительных систем 48 % 20 %
Аэрозольные баллончики (запрещены в США) 2 % 35 %
Чистящие средства (химчистка) 20 % 20 %
Производство пенопласта, включая стайрофом 30 % 25 %
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Основной причиной их столь широкого использования послужила их высокая инертность, устойчивость. Однако, именно благодаря высокой устойчивости (живут более 100 лет) фреоны способны достигать озонового слоя, в агрессивной среде которого из них высвобождается хлор, действующий как катализатор: каждый атом хлора способен разрушить или помешать образованию множества молекул озона.
Мировое сообщество принимает меры к уменьшению производства и использования фреонов. Так, в 1986 г. ООН в рамках своей Программы по окружающей среде провела встречу в Монреале (Канада). Согласно принятому Монреальскому соглашению страны-участницы договорились о сокращении производства ХФУ на 50% к 1989 г. Химические кампании принялись за поиски их заменителей. На второй встрече в Хельсинки в 1989 г. наметили полностью отказаться от ХФУ к 2000 г. В ряде стран (США, Великобритания, Франция) фреоны заменены на гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ), срок жизни которых значительно короче (2-25 лет), а каталитическая активность разложения озона в десятки раз ниже, чем ХФУ.
Из причин разрушения озонового слоя называют и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосфету: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы высотных сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и космических кораблей многоразового использования.
Ряд ученых не поддерживает изложенную гипотезу. Они считают, что аналогичные явления были и ранее и обусловливались исключительно природными вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и изменениями климата, а не техногенными процессами.